新型氟化鐵陰極的鋰容量是傳統(tǒng)鈷或鎳陰極的兩倍多，而且原材料的價(jià)格也更低。

隨著動(dòng)力鋰電池需求的不斷攀升，市場(chǎng)上鈷和鎳等稀有金屬的的價(jià)格也水漲船高，最近《自然·材料》上的一篇報(bào)道顯示，美國(guó)科學(xué)家正在開(kāi)發(fā)鋰離子電池代替產(chǎn)品，從而減少對(duì)稀有金屬的依賴。

圖1

據(jù)了解，電動(dòng)汽車鋰離子電池中最常用的正極（陰極）材料是鎳、錳和鈷三元材料（NMC）以及鎳、鈷和鋁三元材料（NCA）。由于鈷的價(jià)格越來(lái)越高，也越來(lái)越稀缺，一些電池制造商正通過(guò)提高鎳的含量（含量可達(dá)鈷的八倍）來(lái)生產(chǎn)低鈷含量的正極。

據(jù)了解，來(lái)自美國(guó)佐治亞理工學(xué)院的研究人員則開(kāi)發(fā)了一種新型陰極和電解質(zhì)系統(tǒng)，可以用用低成本的過(guò)渡金屬氟化物和固體聚合物電解質(zhì)代替昂貴的金屬和傳統(tǒng)的液體電解質(zhì)。

圖2

圖|研究人員GlebYushin、KostiantynTurcheniuk

其中新型陰極由氟化鐵活性材料和固體聚合物（一種塑料）電解質(zhì)納米復(fù)合材料制造，為了制造這種新型陰極，研究人員開(kāi)發(fā)了將固體聚合物電解質(zhì)滲入到預(yù)制氟化鐵電極的工藝，然后對(duì)陰極結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體熱壓，以新增密度并減少空隙。

而聚合物電解質(zhì)的重要優(yōu)點(diǎn)在于，循環(huán)時(shí)彎曲和適應(yīng)氟化鐵溶脹的能力強(qiáng)，并且能與氟化鐵形成非常穩(wěn)定的柔性界面，解決了先前電池設(shè)計(jì)中使用氟化鐵出現(xiàn)的膨脹和大量副反應(yīng)等問(wèn)題。

最關(guān)鍵的是，新型氟化鐵陰極的鋰容量是傳統(tǒng)鈷或鎳陰極的兩倍多，但鐵的價(jià)格僅為鈷的三百分之一，鎳的一百五十分之一。

同時(shí)，研究人員測(cè)試了這種新型固態(tài)電池在50度高溫下超過(guò)300次充電和放電循環(huán)的性能，結(jié)果顯示，增強(qiáng)電池性能的關(guān)鍵是固體聚合物電解質(zhì)。

所以之后他們的目標(biāo)重要是新開(kāi)發(fā)和改進(jìn)固體電解質(zhì)，使其滿足快充功能，同時(shí)嘗試將固體電解質(zhì)和液體電解質(zhì)有機(jī)結(jié)合后，讓其與大型電池廠使用的傳統(tǒng)電池制造技術(shù)兼容。